JPH0626456A - Oil-free linear motor compressor and method of compressing gas by using oil-free linear compressor - Google Patents
Oil-free linear motor compressor and method of compressing gas by using oil-free linear compressorInfo
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- JPH0626456A JPH0626456A JP5074907A JP7490793A JPH0626456A JP H0626456 A JPH0626456 A JP H0626456A JP 5074907 A JP5074907 A JP 5074907A JP 7490793 A JP7490793 A JP 7490793A JP H0626456 A JPH0626456 A JP H0626456A
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- H02K33/18—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
- F04B35/045—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【関連出願との関係】本願は、それぞれ発明者がＲ．
Ａ．アッカーマン等、Ｅ．Ｔ．ラスカリス等、及びＥ．
Ｔ．ラスカリスであって、発明の名称が「リニア圧縮機
の動的釣合装置」、「油なしの（オイルフリー）リニア
モータ圧縮機」、及び「油なしの（オイルフリー）リニ
アモータ圧縮機に対する可撓性サスペンション」という
本出願人に譲渡された係属中の米国特許出願番号０７／
８６２６９３号、同０７／８６３６０３号、及び同０７
／８６２６８８号に関連する。[Relationship with Related Application]
A. Ackerman et al., E. T. Rascalis et al., And E.
T. Rascalis, whose title is "dynamic balancer of linear compressor", "oil-free (oil-free) linear motor compressor", and "oil-free (oil-free) linear motor compressor" US Patent Application Serial No. 07 / assigned to the Applicant entitled "Flexible Suspension"
862693, 07/863603, and 07
/ 862688.
【０００２】[0002]
【０００３】[0003]
【発明の分野】本発明は、油を用いずに、そして外部同
調の共振釣合装置を用いずに動作する平衡形リニアモー
タ圧縮機に関する。一般的にこの種の構造は、信頼性の
高いオイルフリー圧縮機となり、この圧縮器は、極低温
冷却装置に用いるように内部平衡しており、長期間にわ
たって保守をせずに、無人で連続運転ができるようにな
っている。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to balanced linear motor compressors that operate without oil and without externally tuned resonant balancers. In general, this type of structure results in a reliable oil-free compressor, which is internally balanced for use in cryogenic refrigerators, unattended and continuous without long-term maintenance. You can drive.
【０００４】[0004]
【関連技術の説明】極低温冷却装置の圧縮機では、潤滑
剤として石油を基本とした油を用いることが知られてい
る。典型的には、石油を基本とした油は空気及び炭化水
素のようなガスを溶解し、それらは時間と共に冷却ガス
と接触する。圧縮機内の油が圧縮機から低温ヘッドに圧
送される冷却ガスと相互作用すると、油は冷却ガスの中
に空気を放出する。このため、油に溶解した空気の一部
は冷却ガスによって低温ヘッドに運ばれる。冷却ガスが
低温ヘッドと接触すると、この低温ヘッドは典型的には
７７°Ｋ未満の温度に保たれているが、空気は凝縮し、
低温ヘッドの低温面上で凝固する。空気の凝固は、再生
器を詰まらせ、ピストンの隙間を減らし、ピストン封じ
（シール）を摩耗させるので、低温ヘッドの運転に悪影
響を及ぼすことがある。低温ヘッドの能力が低下するこ
とは、最終的には、極低温冷却装置の全体的な性能に影
響を及ぼすことがある。従って、油をなくすことができ
れば、更に有利な圧縮機が得られる。Description of Related Art It is known to use petroleum-based oil as a lubricant in a compressor of a cryogenic cooling device. Typically, petroleum-based oils dissolve gases such as air and hydrocarbons, which over time come into contact with the cooling gas. When the oil in the compressor interacts with the cooling gas that is pumped from the compressor to the cold head, the oil releases air into the cooling gas. Therefore, a part of the air dissolved in the oil is carried to the cold head by the cooling gas. When the cooling gas comes into contact with the cold head, which is typically kept at a temperature below 77 ° K, air condenses,
Solidifies on the cold side of the cold head. Air solidification can adversely affect the operation of the cold head as it clogs the regenerator, reduces piston clearance and wears the piston seals. The reduced capacity of the cold head can ultimately affect the overall performance of the cryocooler. Therefore, if the oil can be eliminated, a more advantageous compressor can be obtained.
【０００５】更に、内部平衡していないリニア圧縮機
は、外部同調の共振釣合装置を必要とする。リニア圧縮
機によって生ずる振動を減衰させる点では僅かな成功し
か収めないのにこれらの外部の釣合装置を用いること
は、極低温冷却装置を本質的に複雑なものにすると共
に、そのコストを高くする。従って、油及び外部釣合装
置をなくすことができれば、更に有利な圧縮機が得られ
る。In addition, non-internally balanced linear compressors require externally tuned resonant balancers. The use of these external balancers, with little success in damping the vibrations produced by the linear compressor, makes the cryocooler inherently complex and expensive. To do. Thus, the elimination of oil and external balancing equipment would result in a more advantageous compressor.
【０００６】内部平衡しており、公知の極低温冷却装置
の圧縮機の冷却特性と少なくとも同等であるが、それと
同時に油なし（オイルフリー）であって、油潤滑剤を用
いる低温ヘッドに伴う汚染及び信頼性の欠如が少なくな
るような圧縮機に対する要望が業界にあることは、以上
の説明から明らかである。本発明の目的は、以下の説明
を読めば当業者に更に明らかになるような態様で、上述
及びその他の要望に応えることである。Contamination associated with cold heads that are internally balanced and at least equivalent to the cooling characteristics of known cryogenic compressor compressors, but at the same time are oil-free and use oil lubricants. And it is clear from the above description that there is a need in the industry for compressors that are less reliable and less reliable. It is an object of the present invention to meet the above and other needs in a manner which will be more apparent to those skilled in the art upon reading the following description.
【０００７】[0007]
【発明の要約】全般的に言うと、本発明はオイルフリー
リニアモータ圧縮機を提供することにより、これらの要
望に応える。この圧縮機は、固定子手段と、固定子手段
内に実質的に配置されている内側鉄心手段と、互いにほ
ぼ１８０°位相をずらして往復動する少なくとも２つの
駆動コイルを含むように固定子手段と内側鉄心手段との
間に実質的に配置されており、軸方向に向かい合って往
復動する駆動コイル手段と、内側鉄心手段に隣接して配
置されていると共に駆動コイル手段に取り付けられてい
る圧縮機駆動手段と、圧縮機駆動手段に実質的に接続さ
れているガス取り込み及び排出手段とを備えている。SUMMARY OF THE INVENTION Generally speaking, the present invention meets these needs by providing an oil-free linear motor compressor. The compressor includes a stator means, an inner core means disposed substantially within the stator means, and at least two drive coils reciprocating about 180 ° out of phase with each other. Drive coil means disposed substantially between the inner core means and the inner core means, and reciprocating axially facing each other, and a compression arranged adjacent to the inner core means and attached to the drive coil means. A machine drive means and a gas intake and exhaust means substantially connected to the compressor drive means.
【０００８】ある好ましい実施例では、固定子手段は、
ステンレス鋼のコイル巻型に巻装されている不動のエポ
キシ含浸直流界磁コイル及び往復動する交流駆動コイル
を収容している。駆動コイルは互いに独立に作動される
と共に、同じ極性の直流磁界からエネルギを受け、この
ため、この電流と直流界磁コイルによって発生された反
転する半径方向磁界との相互作用が、軸方向に反対向き
の駆動力を発生する。In one preferred embodiment, the stator means are
It contains a stationary epoxy-impregnated DC field coil wound around a stainless steel coil former and a reciprocating AC drive coil. The drive coils are actuated independently of each other and receive energy from a DC field of the same polarity, so that the interaction of this current with the reversing radial magnetic field generated by the DC field coil is axially opposite. Generates directional driving force.
【０００９】他の更に好ましい実施例では、極低温冷却
装置の低温ヘッドの汚染及び振動を減らすと共に、低温
ヘッドの信頼性を高めながら、長期間にわたって、圧縮
機の無人の連続運転を達成することができる。本発明に
よる好ましい圧縮機は、次に述べるような利点を有す
る。組み立て及び修理が容易であること、圧縮機の優れ
た特性を有すること、安定性がよいこと、耐久力が改善
されていること、経済性がよいこと、振動が少なくなる
こと、及び安全強度が高いことである。事実、好ましい
多くの実施例では、圧縮機の特性、耐久力及び振動の減
少というこれらの因子は、従来公知の圧縮機でこれまで
に達成されたよりもはるかに高度に最適化される。In another more preferred embodiment, the unattended continuous operation of the compressor is achieved over a long period of time while reducing contamination and vibration of the cryogenic head of the cryogenic refrigerator and increasing the reliability of the cryohead. You can The preferred compressor according to the present invention has the following advantages. Easy to assemble and repair, good characteristics of compressor, good stability, improved endurance, good economy, less vibration, and safety strength It is expensive. In fact, in many preferred embodiments, these factors of compressor performance, durability and vibration reduction are much more optimized than previously achieved with previously known compressors.
【００１０】本発明の上述及びその他の特徴は、以下図
面について詳しく説明するところから最もよく理解され
よう。The above and other features of the present invention will be best understood from the following detailed description of the drawings.
【００１１】[0011]
【実施例】図面全体にわたり、同様な構成要素には同じ
参照番号を用いている。最初に図１について説明する
と、オイルフリーリニアモータ圧縮機２が示されてい
る。圧縮機２は全体として、固定子アセンブリ４と、ガ
ス供給アセンブリ５０と、駆動アセンブリ１００とを含
んでいる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Throughout the drawings, the same reference numbers are used for similar components. Referring first to FIG. 1, an oil-free linear motor compressor 2 is shown. The compressor 2 generally includes a stator assembly 4, a gas supply assembly 50, and a drive assembly 100.
【００１２】図２に更に詳しく示すように、固定子アセ
ンブリ４は普通の水冷の熱交換コイル６を含んでおり、
熱交換コイル６は、固定子１２の周囲に配置されている
バンド８によって固定子１２に固定されている。バンド
８及び固定子１２は、ステンレス鋼で構成されているこ
とが好ましい。普通の高温グリスが熱交換器６の接触面
と、固定子１２の接触面との間に配置されており、固定
子１２と熱交換器６との間の適切な熱交換が確実にでき
るようにしている。固定子１２は両半分１２ａ及び１２
ｂで構成されていることが好ましい。普通のねじ付き締
め付け部材１４が、両半分１２ａ及び１２ｂを一緒に保
持するために用いられている。直流界磁コイル１８が固
定子１２内に配置されている。コイル１８は好ましく
は、ステンレス鋼のコイル巻型（図面に示してない）に
普通の巻装方法により巻装されているエポキシ含浸銅線
を含んでいる。コイル１８は普通の締め付け部材１４に
よって、固定子１２内にしっかりと（堅固に）保持され
ている。普通の直流導線接続部２０が界磁コイル１８に
電気接続されている。As shown in more detail in FIG. 2, the stator assembly 4 includes a conventional water cooled heat exchange coil 6,
The heat exchange coil 6 is fixed to the stator 12 by a band 8 arranged around the stator 12. The band 8 and the stator 12 are preferably made of stainless steel. Ordinary high temperature grease is placed between the contact surface of the heat exchanger 6 and the contact surface of the stator 12 to ensure proper heat exchange between the stator 12 and the heat exchanger 6. I have to. The stator 12 has two halves 12a and 12
It is preferably composed of b. A conventional threaded fastening member 14 is used to hold both halves 12a and 12b together. A DC field coil 18 is arranged in the stator 12. Coil 18 preferably comprises epoxy impregnated copper wire wound by conventional winding methods on a stainless steel coil former (not shown). The coil 18 is held firmly within the stator 12 by conventional clamping members 14. An ordinary DC conductor connection 20 is electrically connected to the field coil 18.
【００１３】固定子１２は普通の締め付け部材２４によ
って、ブラケット２２にしっかりと取り付けられてい
る。ブラケット２２は好ましくは、ステンレス鋼で構成
されている。ブラケット２２は窓２３を含んでいてもよ
いことに注意されたい。窓２３は任意の適当な透明材料
で構成されていることが好ましく、普通の締め付け部材
（図面に示してない）によってブラケット２２に締め付
けられている。固定子１２の内部でのガスの漏れを実質
的に防止するために、普通の弾性体Ｏ（オー）リング２
６がブラケット２２と固定子１２との間に配置されてい
る。鋸引き部２８が普通の切削方法により、固定子１２
に切り込まれている。鋸引き部２８は、固定子アセンブ
リ４の動作中に、交流駆動コイル３４ａ及び３４ｂによ
って発生される渦電流の流れる通路を分断するために用
いられている。典型的には、これらの通路を中断するこ
とができないと、渦電流によって不利な電気損失が生ず
る。The stator 12 is rigidly attached to the bracket 22 by conventional fastening members 24. The bracket 22 is preferably constructed of stainless steel. Note that the bracket 22 may include a window 23. The window 23 is preferably constructed of any suitable transparent material and is fastened to the bracket 22 by conventional fastening members (not shown). In order to substantially prevent gas leakage inside the stator 12, a normal elastic body O (O) ring 2 is used.
6 is arranged between the bracket 22 and the stator 12. The sawing portion 28 is formed by the ordinary cutting method so that the stator 12
Has been cut into. The sawing portion 28 is used during operation of the stator assembly 4 to disrupt the passage of eddy currents generated by the AC drive coils 34a and 34b. Failure to interrupt these passages typically results in adverse electrical losses due to eddy currents.
【００１４】交流駆動コイル３４ａ及び３４ｂは、固定
子アセンブリ４の内側に配置されている。コイル３４ａ
及び３４ｂは、普通の巻装方法によりステンレス鋼のコ
イル巻型３１に巻装されているアルミニウム線を含んで
いることが好ましい。コイル３４ａ及び３４ｂは、互い
にほぼ１８０°位相をずらして往復動する。コイル３４
ａは矢印Ｘの方向に沿って往復し、コイル３４ｂは矢印
Ｘ′の方向に沿って往復動する。電気的な空隙３３は、
固定子の両半分１２ａ及び１２ｂと、鉄心４２との間の
環状隙間であって、この隙間内で駆動コイル３４は往復
動する。The AC drive coils 34 a and 34 b are arranged inside the stator assembly 4. Coil 34a
And 34b preferably include aluminum wire wound on a stainless steel coil former 31 by conventional winding methods. The coils 34a and 34b reciprocate with a phase difference of approximately 180 ° from each other. Coil 34
a reciprocates in the direction of arrow X, and the coil 34b reciprocates in the direction of arrow X '. The electrical gap 33 is
An annular gap between the stator halves 12a and 12b and the iron core 42, in which the drive coil 34 reciprocates.
【００１５】延長部４０はコイル巻型３１の一部であ
る。普通の電気導線３８がコイル３４及びばね導線に電
気的に取り付けられている。内側鉄心４２がコイル３４
の内側に配置されている。鉄心４２は好ましくは、鉄で
構成されており、軸７６によって固定子１２内にしっか
りと（堅固に）保持されている。鋸引き部４４が普通の
加工方法により、鉄心４２内に機械加工されている。鋸
引き部４４は、コイル３４ａ及び３４ｂが固定子アセン
ブリ４の内側で往復運動する際にコイル３４ａ及び３４
ｂによって発生される渦電流の流れる通路を分断すると
いう点で、鋸引き部２８とほぼ同じ作用をする。The extension 40 is part of the coil former 31. A conventional electrical lead 38 is electrically attached to the coil 34 and spring lead. Inner iron core 42 is coil 34
Is located inside. The iron core 42 is preferably made of iron and is held firmly within the stator 12 by the shaft 76. The sawing portion 44 is machined in the iron core 42 by a usual machining method. The sawing portion 44 includes coils 34a and 34b as the coils 34a and 34b reciprocate inside the stator assembly 4.
It acts almost the same as the sawing portion 28 in that it divides the passage of the eddy current generated by b.
【００１６】図３はガス供給及び駆動アセンブリ５０を
示している。アセンブリ５０は、普通のガス取り込み弁
５２と、普通のガス排出弁５４と、普通のガス支承部８
６とを一部に含んでいる。アセンブリ５０内及び圧縮機
２の全体にわたって用いられるガスは、ヘリウムである
ことが好ましい。取り込み弁５２は普通の締め付け部材
７０によって、シリンダヘッド５８にしっかりと取り付
けられている。シリンダヘッド５８はステンレス鋼で構
成されていることが好ましい。シリンダヘッド５８は普
通の締め付け部材５６によって、ブラケット２２にしっ
かりと取り付けられている。普通の弾性体Ｏ（オー）リ
ング５７がブラケット２２とシリンダヘッド５８との間
に配置されている。Ｏリング５７は、ガス供給アセンブ
リ５０からのガス漏れを防止するために用いられてい
る。FIG. 3 illustrates the gas supply and drive assembly 50. The assembly 50 includes a regular gas intake valve 52, a regular gas exhaust valve 54, and a regular gas bearing 8
6 and 6 are partially included. The gas used in the assembly 50 and throughout the compressor 2 is preferably helium. The intake valve 52 is fixedly attached to the cylinder head 58 by a conventional tightening member 70. Cylinder head 58 is preferably constructed of stainless steel. The cylinder head 58 is fixedly attached to the bracket 22 by conventional fastening members 56. An ordinary elastic body O (O) ring 57 is arranged between the bracket 22 and the cylinder head 58. The O-ring 57 is used to prevent gas leakage from the gas supply assembly 50.
【００１７】シリンダヘッド５８に隣接してブラケット
６０が配置されており、ブラケット６０は普通の締め付
け部材（図面に示してない）によって、普通の水冷機構
６１をシリンダヘッド５８にしっかりと取り付けてい
る。普通の弾性体Ｏ（オー）リング６２がブラケット６
０とシリンダヘッド５８との間に配置されている。Ｏリ
ング６２は、水冷機構６１からの冷却流体の漏れを防止
するために用いられている。板６４が普通の締め付け部
材６６によって、シリンダヘッド５８にしっかりと取り
付けられている。板６４はステンレス鋼で構成されてい
ることが好ましい。普通の弾性体Ｏ（オー）リング６８
が、シリンダヘッド５８からのガス漏れを防止するため
に、板６４とシリンダヘッド５８との間に配置されてい
る。普通の締め付け部材７０が、ガス取り込み弁５２及
びガス排出弁５４をシリンダヘッド５８にしっかりと取
り付けるために用いられている。普通の圧力変換器（図
面に示してない）を普通の締め付け部材（図面に示して
ない）によって、板６４にしっかりと取り付けることが
できる。この変換器は、圧縮室８５内の圧縮圧力を測定
するために用いられる。A bracket 60 is disposed adjacent to the cylinder head 58, and the bracket 60 has a conventional water cooling mechanism 61 fixedly attached to the cylinder head 58 by a conventional fastening member (not shown). Ordinary elastic body O (O) ring 62 is the bracket 6
0 and the cylinder head 58. The O-ring 62 is used to prevent the cooling fluid from leaking from the water cooling mechanism 61. The plate 64 is rigidly attached to the cylinder head 58 by conventional clamping members 66. Plate 64 is preferably constructed of stainless steel. Ordinary elastic body O ring 68
Is arranged between the plate 64 and the cylinder head 58 in order to prevent gas leakage from the cylinder head 58. Conventional clamping members 70 are used to securely attach the gas intake valve 52 and the gas exhaust valve 54 to the cylinder head 58. A conventional pressure transducer (not shown) can be securely attached to the plate 64 by conventional clamping members (not shown). This transducer is used to measure the compression pressure in the compression chamber 85.
【００１８】シリンダヘッド５８は普通の締め付け部材
７８によって、中心軸７６にしっかりと取り付けられて
いる。シリンダヘッド５８及び軸７６は、ステンレス鋼
で構成されていることが好ましい。軸７６は普通の締ま
りばめによって、鉄心４２内にしっかりと保持されてい
る。軸７６は圧縮機２の軸方向の長さ全体にわたって伸
びている。普通の弾性体Ｏ（オー）リング７４が、弁５
２及び５４からのガス漏れを防止するために、シリンダ
ヘッド５８と板６４との間に配置されている。The cylinder head 58 is rigidly attached to the central shaft 76 by a conventional fastening member 78. Cylinder head 58 and shaft 76 are preferably constructed of stainless steel. The shaft 76 is held securely within the core 42 by a conventional interference fit. The shaft 76 extends over the entire axial length of the compressor 2. The ordinary elastic O-ring 74 is used for the valve 5
It is arranged between the cylinder head 58 and the plate 64 to prevent gas leakage from 2 and 54.
【００１９】中空ピストン８０が軸７６に沿って配置さ
れている。ピストン８０は、肉厚の薄いピストンであっ
て、ステンレス鋼で構成されていることが好ましい。ピ
ストン８０ａが軸７６上で、矢印Ｘの方向に沿って約１
インチ往復動する。ピストン８０ｂが軸７６上で、矢印
Ｘ′の方向に沿ってやはり約１インチ往復動する。軸７
６の周囲には被覆８２が配置されている。被覆８２は好
ましくは、テフロンの非接着性被覆であり、普通の被覆
方法により軸７６の周囲に配設されている。被覆８２の
目的は、ピストン８０が往復動して、偶発的に軸７６と
接触するときのピストン８０と軸７６との間の不利な疲
労を実質的に防止することである。普通のガス支承部８
６がピストン８０に配設されている。支承部８６は、ピ
ストン８０が軸７６に沿って往復動するときに、ピスト
ン８０と軸７６との間にガス、好ましくはヘリウムガス
を導入して、ピストン８０が軸７６に沿って自由に往復
動することができるようにするために油を基本とした潤
滑剤を必要としないようにする。ピストン８０に隣接し
てガスばね８９が配置されている。A hollow piston 80 is arranged along the shaft 76. The piston 80 is a thin-walled piston and is preferably made of stainless steel. The piston 80a moves on the shaft 76 in the direction of arrow X about 1
Moves back and forth in inches. Piston 80b also reciprocates on shaft 76 in the direction of arrow X'for about 1 inch. Axis 7
A coating 82 is arranged around the circumference of the wire 6. Coating 82 is preferably a non-adhesive Teflon coating and is disposed about shaft 76 by conventional coating methods. The purpose of the coating 82 is to substantially prevent adverse fatigue between the piston 80 and shaft 76 when the piston 80 reciprocates and accidentally contacts the shaft 76. Ordinary gas bearing 8
6 is arranged on the piston 80. The support portion 86 introduces gas, preferably helium gas, between the piston 80 and the shaft 76 as the piston 80 reciprocates along the shaft 76, so that the piston 80 freely reciprocates along the shaft 76. Avoid the need for oil-based lubricants to be able to move. A gas spring 89 is arranged adjacent to the piston 80.
【００２０】ばね導線８８が普通の締め付け部材９０に
よって、ピストン８０の脚８４にしっかりと取り付けら
れている。締め付け部材９０は普通の交流コネクタ９１
を含んでおり、交流コネクタ９１は、導線８８に電気接
続されている。導線８８は、高いサイクル疲労に耐える
ことができる任意の適当な高強度炭素鋼で構成されてい
ることが好ましい。導線８８は約１インチにわたって撓
むことが認められる。導線８８の他端は、普通の交流コ
ネクタ９２にしっかりと取り付けられている。普通の変
位センサ９４が普通の締め付け部材（図面に示してな
い）によって、脚８４にしっかりと取り付けられてい
る。A spring wire 88 is rigidly attached to the leg 84 of the piston 80 by conventional clamping members 90. The tightening member 90 is an ordinary AC connector 91.
The AC connector 91 is electrically connected to the lead wire 88. Conductor 88 is preferably constructed of any suitable high strength carbon steel capable of withstanding high cycle fatigue. It will be appreciated that the conductor 88 will flex over about 1 inch. The other end of the lead wire 88 is firmly attached to an ordinary AC connector 92. A conventional displacement sensor 94 is rigidly attached to the leg 84 by a conventional tightening member (not shown).
【００２１】圧縮機２の動作について説明すると、普通
の供給源（図面に示してない）から取り込み弁５２（図
３）にガスが供給され、入口圧力が約７５ｐｓｉになる
ようにする。判り易くするため、圧縮機２の動作につい
て、ピストン８０ｂ及びそれに関連した部分のみを用い
て説明する。直流界磁コイル１８は空隙３３に半径方向
の磁界を発生する。この半径方向の磁界は同じ極性で交
流駆動コイル３４にエネルギを供給し、このため、駆動
コイル３４の電流と界磁コイル１８とによって発生され
た反転する半径方向磁界との相互作用により、軸方向に
反対向きの駆動力が発生される。矢印Ｘの方向に沿った
コイル３４の軸方向に反対向きの往復動が、コイル３４
ｂからばね導線８８（図３）及びピストン８０ｂに伝達
される。コイル３４は約６０Ｈｚの速度で往復動するこ
とが好ましいことに注意されたい。In operation of compressor 2, gas is supplied to intake valve 52 (FIG. 3) from a conventional source (not shown) so that the inlet pressure is about 75 psi. For the sake of clarity, the operation of the compressor 2 will be described using only the piston 80b and the parts related thereto. The DC field coil 18 generates a radial magnetic field in the air gap 33. This radial magnetic field supplies energy to the AC drive coil 34 with the same polarity, so that the interaction of the current in the drive coil 34 and the reversing radial magnetic field generated by the field coil 18 causes an axial direction. In the opposite direction, a driving force is generated. The reciprocal movement of the coil 34 in the direction opposite to the axial direction along the direction of the arrow X causes
It is transmitted from b to the spring conductor 88 (FIG. 3) and the piston 80b. Note that coil 34 preferably reciprocates at a rate of about 60 Hz.
【００２２】ピストン８０ｂが矢印Ｘ′の一方の方向に
沿って往復動するとき、ガスは取り込み弁５２を介して
圧縮室８５に入る。ピストン８０ｂが矢印Ｘ′の反対方
向に沿って排気弁５４に向かって往復動するとき、ガス
の圧力は３００ｐｓｉまで上昇することがあると共に、
５００°Ｋを越える温度に達することがある。この後、
この高圧で高温のガスは排気弁５４によって、圧縮室８
５から排出される。ピストン８０ｂがシリンダヘッド５
８の内部の吸い込み行程の終わりに達すると、ガスばね
８９がピストン８０ｂの戻りを助ける。ピストン８０ｂ
が往復動する間に、ガス支承部８６は、ピストン８０ｂ
と軸７６との間にガスを供給して、ピストン８０ｂが軸
７６に対して擦れないようにするためにピストン８０ｂ
を支持している。As the piston 80b reciprocates along one direction of arrow X ', the gas enters the compression chamber 85 via the intake valve 52. As the piston 80b reciprocates toward the exhaust valve 54 along the opposite direction of arrow X ', the gas pressure may rise to 300 psi and
Temperatures above 500 ° K may be reached. After this,
This high-pressure, high-temperature gas is supplied to the compression chamber 8 by the exhaust valve 54.
Emitted from 5. The piston 80b is the cylinder head 5
When the end of the suction stroke inside 8 is reached, the gas spring 89 assists the return of the piston 80b. Piston 80b
During the reciprocating motion of the
Is supplied between the shaft 80 and the shaft 76 to prevent the piston 80b from rubbing against the shaft 76.
I support you.
【００２３】コイル３４、ピストン８０及びばね８８の
正しい運動を検出するために、窓２３及び変位センサ９
４が用いられている。オペレータは窓２３から覗き込む
だけのことにより、種々の要素が往復動しているか又は
撓んでいるかを判定することができる。更にオペレータ
は、ストローブ光のような普通の計時装置を光らせて、
往復動の速度を正確に測定することができる。最後に、
オペレータはピストン８０の往復動速度を決定するため
に、センサ９４からの測定値を普通の表示装置（図面に
示してない）で観察することができる。この手順は、約
１０10サイクルにわたって、又は６０Ｈｚでの約５年間
の動作にわたって連続的になるように設計されている。In order to detect the correct movement of coil 34, piston 80 and spring 88, window 23 and displacement sensor 9
4 is used. By simply looking through the window 23, the operator can determine whether the various elements are reciprocating or flexing. In addition, the operator can turn on an ordinary timing device such as a strobe light,
The reciprocating speed can be measured accurately. Finally,
The operator can observe the measurements from the sensor 94 on a conventional display (not shown) to determine the reciprocating velocity of the piston 80. This procedure is designed to be continuous for about 10 10 cycles or for about 5 years of operation at 60 Hz.
【００２４】以上の説明から、当業者にはこの他の特
徴、変更及び改良が容易に考えられよう。従って、この
ような特徴、変更及び改良も、本発明の一部と考えられ
るべきであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみに
より限定されることを承知されたい。From the above description, other features, modifications and improvements will readily occur to those skilled in the art. Therefore, such features, changes and improvements should be considered as part of the present invention, and it should be understood that the scope of the present invention is limited only by the claims.
【図１】本発明による平衡形リニアモータ圧縮機の側面
図である。FIG. 1 is a side view of a balanced linear motor compressor according to the present invention.
【図２】本発明による固定子アセンブリの詳しい側面図
である。FIG. 2 is a detailed side view of a stator assembly according to the present invention.
【図３】本発明によるガス供給及び駆動アセンブリの詳
しい側面図である。FIG. 3 is a detailed side view of a gas supply and drive assembly according to the present invention.
２ オイルフリーリニアモータ圧縮機 ４ 固定子アセンブリ １８ 直流界磁コイル ３４ａ、３４ｂ 交流駆動コイル ４０ コイル巻型の延長部 ４２ 鉄心 ５２ ガス取り込み弁 ５４ 排気弁 ５８ シリンダヘッド ７６ 中心軸 ８０ 中空ピストン ８５ 圧縮室 2 Oil-free linear motor compressor 4 Stator assembly 18 DC field coils 34a, 34b AC drive coil 40 Coil winding extension 42 Iron core 52 Gas intake valve 54 Exhaust valve 58 Cylinder head 76 Central shaft 80 Hollow piston 85 Compression chamber
Claims (17)
と、 互いにほぼ１８０°位相をずらして往復動する少なくと
も２つの駆動コイルを含むように前記固定子手段と前記
内側鉄心手段との間に実質的に配置されており、軸方向
に向かい合って往復動する駆動コイル手段と、 前記内側鉄心手段に隣接して配置されていると共に前記
駆動コイル手段に取り付けられている圧縮機駆動手段
と、 該圧縮機駆動手段に実質的に接続されているガス取り込
み及び排出手段とを備えたオイルフリーリニアモータ圧
縮機。1. A stationary means including stator means, inner core means substantially disposed within the stator means, and at least two drive coils reciprocating about 180 ° out of phase with each other. Drive coil means substantially disposed between the child means and the inner core means, and reciprocating axially facing each other; and a drive coil means disposed adjacent to the inner core means and in the drive coil means. An oil-free linear motor compressor comprising attached compressor drive means and gas intake and discharge means substantially connected to the compressor drive means.
んでいる請求項１に記載のオイルフリーリニアモータ圧
縮機。2. The oil-free linear motor compressor according to claim 1, wherein the stator means includes a DC field coil.
２つの交流駆動コイルを含んでいる請求項１に記載のオ
イルフリーリニアモータ圧縮機。3. The oil-free linear motor compressor according to claim 1, wherein the reciprocating drive means includes at least two AC drive coils.
段に堅固に取り付けられている軸手段と、往復動ピスト
ン手段とを含んでいる請求項１に記載のオイルフリーリ
ニアモータ圧縮機。4. The oil-free linear motor compressor according to claim 1, wherein said compressor driving means includes shaft means rigidly attached to said inner core means and reciprocating piston means.
ストンを含んでいる請求項４に記載のオイルフリーリニ
アモータ圧縮機。5. The oil-free linear motor compressor according to claim 4, wherein the piston means includes a hollow piston having a thin wall thickness.
供給入口と、該ガス供給入口から離れて配置されている
ガス供給排出部と、前記圧縮機駆動手段に隣接して配置
されているガス支承手段とを含んでいる請求項１に記載
のオイルフリーリニアモータ圧縮機。6. The gas intake and discharge means includes a gas supply inlet, a gas supply and discharge portion arranged apart from the gas supply inlet, and a gas bearing arranged adjacent to the compressor driving means. An oil-free linear motor compressor according to claim 1 including means.
ている往復動及び撓み検出手段と、前記圧縮機駆動手段
に隣接して配置されている圧力検出手段とを更に含んで
いる請求項１に記載のオイルフリーリニアモータ圧縮
機。7. A reciprocating motion and deflection detecting means arranged adjacent to the compressor driving means, and a pressure detecting means arranged adjacent to the compressor driving means. 1. The oil-free linear motor compressor described in 1.
と、変位センサ手段とを含んでいる請求項７に記載のオ
イルフリーリニアモータ圧縮機。8. The oil-free linear motor compressor according to claim 7, wherein the reciprocating motion / deflection detecting unit includes a window unit and a displacement sensor unit.
に隣接して配置されている冷却手段を更に含んでいる請
求項１に記載のオイルフリーリニアモータ圧縮機。9. The oil-free linear motor compressor according to claim 1, further comprising cooling means disposed adjacent to the compressor driving means and the stator means.
は、鋸引き部を含んでいる請求項１に記載のオイルフリ
ーリニアモータ圧縮機。10. The oil-free linear motor compressor according to claim 1, wherein the stator means and the inner iron core means include sawing portions.
れているガスばね手段を更に含んでいる請求項１に記載
のオイルフリーリニアモータ圧縮機。11. The oil-free linear motor compressor according to claim 1, further comprising gas spring means disposed adjacent to said compressor drive means.
コイルを含んでいる軸方向に向かい合った駆動コイル手
段と、圧縮機駆動手段と、ガス取り込み及び排出手段と
を有しているオイルフリーリニア圧縮機を用いてガスを
圧縮する方法であって、 前記固定子手段及び前記駆動コイル手段を作動し、 前記駆動コイルが互いにほぼ１８０°位相をずらして往
復動するように前記駆動コイル手段を往復動させ、 前記ガス取り込み手段により前記圧縮機駆動手段にガス
を導入し、 前記圧縮機駆動手段を往復動させ、 前記ガス取り込み及び排出手段により前記圧縮機駆動手
段を所定の軸方向の往復動方向に保ち、 前記ガスを圧縮し、 前記ガス排出手段を介して前記圧縮されたガスを排出
し、 前記駆動コイル手段及び前記圧縮機駆動手段の往復動を
検出する工程を含んでいる、オイルフリーリニア圧縮機
を用いてガスを圧縮する方法。12. Oil-free linear compression having stator means, axially opposed drive coil means containing at least two drive coils, compressor drive means, and gas intake and exhaust means. A method of compressing gas by using a machine, wherein the stator coil means and the drive coil means are actuated, and the drive coil means reciprocates so that the drive coils reciprocate with a phase difference of approximately 180 °. Then, gas is introduced into the compressor drive means by the gas intake means, the compressor drive means is reciprocated, and the compressor drive means is reciprocated in a predetermined axial direction by the gas intake and discharge means. Keep, compress the gas, discharge the compressed gas via the gas discharge means, reciprocate the drive coil means and the compressor drive means It includes the step of leaving, a method for compressing gas using an oil-free linear compressor.
前記工程は、約７５ｐｓｉでガスを導入する工程を含ん
でいる請求項１２に記載の方法。13. The method of claim 12 wherein said step of introducing gas into said compressor drive means comprises introducing gas at about 75 psi.
記工程は、約６０Ｈｚで往復動させる工程を含んでいる
請求項１２に記載の方法。14. The method of claim 12, wherein the step of reciprocating the drive coil means comprises reciprocating at about 60 Hz.
ガスを約３００ｐｓｉ及び少なくとも５００°Ｋの温度
に圧縮する工程を含んでいる請求項１２に記載の方法。15. The method of claim 12, wherein the step of compressing the gas comprises the step of compressing the gas to a temperature of about 300 psi and at least 500 ° K.
求項１２に記載の方法。16. The method of claim 12, wherein the gas comprises helium.
ンの非接着性被覆で被覆されている軸手段を含んでいる
請求項１２に記載の方法。17. The method of claim 12 wherein said compressor drive means includes shaft means having an outer periphery coated with a non-stick coating of Teflon.
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